中国科学技术大学叶中付获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学技术大学申请的专利一种基于互质阵结构的稳健自适应波束形成方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115842577B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211501635.0,技术领域涉及:H04B7/08;该发明授权一种基于互质阵结构的稳健自适应波束形成方法是由叶中付;郭佳愉;黄心月设计研发完成,并于2022-11-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于互质阵结构的稳健自适应波束形成方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于互质阵结构的稳健自适应波束形成方法,首先构造互质阵来计算采样协方差矩阵;再进行向量化、去冗余、元素重排、插值后对应得到带有空洞的虚拟协方差矩阵,进而求出补全虚拟协方差矩阵;在期望信号角扇区谱峰搜索得到期望信号入射角,求解构造的指示函数的零点,得到正交基;利用正交基构造投影矩阵对补全虚拟协方差矩阵投影,并对应得到互质阵的干扰噪声协方差矩阵,近似计算出干扰噪声协方差矩阵的逆;求解期望信号所在的空间得到期望信号的估计导向矢量;利用干扰噪声协方差矩阵的逆和期望信号的估计导向矢量计算波束形成器的权矢量,得到具有稳健自适应的波束形成器。
本发明授权一种基于互质阵结构的稳健自适应波束形成方法在权利要求书中公布了:1.一种基于互质阵结构的稳健自适应波束形成方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、选取一对互质数构造互质阵接收入射信号,求出入射信号的采样协方差矩阵; 步骤2、对步骤1中得到采样协方差矩阵进行向量化、去冗余、元素重排得到虚拟接收数据矢量;对虚拟接收数据矢量插零值,得到带有空洞的虚拟协方差矩阵;将带有空洞的虚拟协方差矩阵补全,得到补全虚拟阵对应的补全虚拟协方差矩阵; 步骤3、在期望信号角扇区谱峰搜索找到期望信号入射角;根据补全虚拟阵的结构得到期望信号的虚拟导向矢量,构造指示函数;求解指示函数的零点,得到一组空间正交基; 步骤4、利用步骤3得到的一组空间正交基构造采样矩阵,对步骤2中得到的补全虚拟协方差矩阵进行投影得到虚拟干扰加噪声协方差矩阵;进而得到互质阵的干扰加噪声协方差矩阵;计算出干扰噪声协方差矩阵的逆; 步骤5、利用期望信号角扇区以及基于步骤1的采样协方差矩阵得到期望信号所在子空间,并利用步骤3的期望信号入射角得到期望信号的估计导向矢量; 步骤6、基于步骤5得到的估计导向矢量和步骤4得到的干扰加噪声协方差矩阵的逆,计算波束形成器的权矢量,对阵列接收数据进行稳健的波束形成; 所述步骤5具体实现如下: 步骤51、在期望信号的角扇区进行如下的离散求和运算得到求和矩阵: 其中,表示互质阵A1对应于角度处的导向矢量,即,,,表示在期望信号区域的采样点数;对矩阵特征分解,得到最大的特征值对应的特征向量; 步骤52、对步骤1得到的采样协方差矩阵特征分解,为: 其中,、两个对角阵包含了按降序排列的前个特征值和其余个特征值,、是相对应的特征向量构成的矩阵,得到期望信号所在的空间是,表示矩阵张成的列空间,表示和拼成的矩阵; 步骤53、利用期望信号的角度估计值,得到期望信号的导向矢量,然后进行矫正,得到期望信号的估计导向矢量: ; 所述步骤1具体实现如下: 步骤11、选取一对互质数、,,互质阵A1由两个稀疏均匀子阵A11和子阵A12构成,所述子阵A11由个阵元组成的间距为的稀疏均匀线阵;所述子阵A12由个阵元组成的间距为的稀疏均匀线阵,其中为半波长;除了共同的参考阵元外,子阵A11、A12之间不存在重合的阵元,互质阵A1共有个阵元,阵元位置记为:,是如下整数集的元素: 有个远场窄带互不相关信号源包括一个期望信号和个干扰入射到互质阵A1,则入射信号的采样协方差矩阵计算为: 其中,表示互质阵A1在时刻接收的数据矢量,表示快拍数,表示共轭转置运算符。
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